(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の活性炭を製造する方法であって、
第１の加熱サイクルにおいて、第１の加熱炉内で、３５０℃〜６００℃の範囲の温度で、合成高分子熱硬化性樹脂および合成高分子熱可塑性樹脂から選択される炭素前駆体および化学活性化剤の混合物を加熱して、炭素中間生成物を形成し、ここで、炭素前駆体の化学活性化剤に対する比は、乾燥材料重量に基づき、１：１０〜１０：１であり、
第２の加熱サイクルにおいて、第２の加熱炉内で、６５０℃〜１０００℃の範囲の温度で前記炭素中間生成物を加熱して、活性化した多孔質の炭素を形成し、ここで、前記第２の加熱炉が、前記第１の加熱炉よりも小さい耐食性加熱炉である、
各工程を有してなる方法。
【請求項２】
前記第１の加熱サイクルの前に、前記炭素前駆体を硬化させるために、前記炭素前駆体／化学活性化剤混合物を、１００℃〜３００℃の範囲の温度で１〜４８時間加熱することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記多孔質の活性炭を洗浄する工程をさらに有してなる請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記洗浄工程が、
前記多孔質の活性炭を脱イオン水で洗浄し、
前記多孔質の活性炭を酸性水溶液で洗浄し、
前記多孔質の活性炭を脱イオン水で洗浄する、
逐次的行為を含み、ここで、
脱イオン水源を用いた２回目の洗浄が、流出液が脱イオン水源と等しいｐＨを有するまで行われることを特徴とする請求項３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、「多孔質の活性炭の製造方法（Process For Making Porous Activated Carbon）」という発明の名称で２００８年１１月４日に出願した米国特許出願第１２／２６４，３４８号に基づく優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、多孔質の活性炭の製造方法に関し、さらに具体的には、多孔質の活性炭材料を製造するための２サイクルの炭化／活性化プロセスに関する。本発明は、本発明の方法に従って製造された多孔質の活性炭にも関する。
【背景技術】
【０００３】
スーパーキャパシタまたはウルトラキャパシタとも称される、電気的（またの名を電気化学的ともいう）二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）などのエネルギー蓄積装置は、離散電力パルスを必要とする多くの用途に使用されうる。これらの用途は携帯電話から電気自動車／ハイブリッド車にまで及ぶ。エネルギー蓄積装置の重要な特徴は、それが提供できるエネルギー密度である。典型的には多孔質のセパレータおよび／または、有機または無機の電解質によって隔てられた１つ以上の炭素系の電極を含む装置のエネルギー密度は、大部分が炭素系の電極の特性、ひいては、電極を形成するのに用いられる炭素材料の特性によって決定される。
【０００４】
実際、炭素系の電極を備えたエネルギー蓄積装置の性能は、大部分が炭素の物理的および化学的特性によって決まる。物理的特性には、細孔形状および相互接続性などの特性を含めた、表面積、細孔径および細孔径分布、および細孔構造が含まれる。化学的特性とは、主にバルクおよび表面不純物のことをいい、後者は、特に、表面官能化の種類および程度に関係する。
【０００５】
ＥＤＬＣに組み込むのに適した炭素電極が知られている。これらの電極の基礎となる高性能の炭素材料は、天然および／または合成の炭素前駆体から作ることができる。例えば、活性炭は、最初に、天然または合成の炭素前駆体を不活性環境において、前駆体を炭化するのに十分な温度で加熱することによって製造することができる。炭化ステップの間に、炭素前駆体は還元されるか、またはその他の方法で元素状炭素に変換される。
【０００６】
適切な天然の炭素前駆体の例としては、石炭、木の実の殻、木材、およびバイオマスが挙げられる。一般的に天然の炭素前駆体よりも高純度の炭素材料を生じる、適切な合成の炭素前駆体の例として、フェノール樹脂、ポリ（ビニール・アルコール）（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）などのポリマーが挙げられる。
【０００７】
炭化ステップに続いて、炭化した材料を活性化することができる。活性化ステップの間、炭化ステップの間に生じた元素状炭素を処理し、その多孔性および／または内部表面積を増大させる。活性化方法には、物理的活性化または化学的活性化が含まれうる。
【０００８】
物理的活性化は、炭化した材料を、典型的には約８００〜１０００℃の上昇温度で蒸気または二酸化炭素（ＣＯ2）に曝露することによって行う。活性化は、蒸気またはＣＯ2以外の活性化剤を使用することによって行うこともできる。リン酸（Ｈ3ＰＯ4）または塩化亜鉛（ＺｎＣｌ2）などの化学活性化剤を、炭化した材料と組み合わせることができ、その後、約５００〜９００℃の温度で加熱する。リン酸および塩化亜鉛に加えて、化学活性化剤として、ＫＯＨ、Ｋ2ＣＯ3、ＫＣｌ、ＮａＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3、ＮａＣｌ、ＡｌＣｌ3、ＭｇＣｌ2および／またはＰ2Ｏ5なども挙げられる。
【０００９】
炭化した材料（すなわち炭化後）の化学的活性化の代替手段として、炭化前に、硬化ステップと連動して、１種類以上の化学活性化剤を炭素前駆体に混合することができる。これに関連して、硬化は、典型的には、炭素前駆体を化学活性化剤の溶液と混合し、その混合物を加熱することを含む。
【００１０】
硬化とは、炭素前駆体を少なくとも部分的に架橋または重合して粘性または固体の材料を形成する、加熱サイクルのことを意味する。その構造全体を通じて取り込まれた化学活性化剤を随意的に含む硬化した炭素前駆体は、炭化および活性化されうる。本明細書では「加熱サイクル」は、加熱工程、保持工程、および冷却工程を含み、加熱サイクルに関連する温度は、保持工程の間にサンプルが加熱される温度である。
【００１１】
化学活性化剤を用いた硬化の工程の間、炭素前駆体および化学活性化剤は、それらを混合する前は、固体、固体粉末、または溶液の物理的形態でありうる。溶液を用いる場合には、水溶液の濃度は、約１０〜９０重量％の範囲であることが好ましい。炭素前駆体および化学活性化剤は、任意の適切な比で混合されうる。適切な比の特定の値は、炭素前駆体および化学活性化剤の物理的形態、および、一方または両方が溶液の形態である場合には濃度に応じて決まる。炭素前駆体の化学活性化剤に対する比は、乾燥材料重量に基づき、約１：１０〜１０：１の範囲でありうる。例えば、比は、約１：１、１：２、１：３、１：４、１：５、５：１、４：１、３：１、２：１または１：１でありうる。
【００１２】
硬化ステップは、例えば、約１００〜３００℃の範囲の温度で約１〜４８時間、炭素前駆体／活性化剤混合物を加熱する工程を含みうる。加熱、保持、および冷却の間に、混合物は、還元環境または不活性環境で維持されることが好ましい。１種類以上の還元ガス（例えば、Ｈ2、Ｈ2／Ｎ2混合物、ＣＯ）および／または１種類以上の不活性ガス（例えば、Ｎ2、Ｈｅ、Ａｒ）を使用することができる。
【００１３】
化学活性化剤が用いられる実施の形態では、硬化の前に、分子レベルで炭素前駆体全体に化学活性化剤を均質的に分散することが有利となりうる。そのような工程において、水溶液の形態の化学活性化剤を、炭素前駆体と混合することができる。この分子レベルでの化学活性化剤の混合は、物理的特性（細孔径、細孔径分布、および細孔構造など）の均一分布を含む均質な活性炭を生産することができる。
【００１４】
化学活性化剤の水溶液を炭素前駆体と混合することに代わる手段として、化学活性化剤を、固体の形態で炭素前駆体と混合することができる。
【００１５】
炭化／活性化の後、活性炭生成物を洗浄して、活性化剤および活性化剤が関与する反応に由来する任意の化学種の両方を除去し、乾燥し、随意的に粉末化して、ナノスケール（および／またはメソスケール）の細孔の実質的に均質な分布を含む材料を生産することができる。洗浄工程には、活性炭材料を、脱イオン水で、次に酸性水溶液で、その次に脱イオン水で洗浄することが含まれる。
【００１６】
本方法で生産する活性炭は、主要な市販の炭素と比較して、ＥＤＬＣにおける顕著に高いエネルギー蓄積能力をもたらす。エネルギー蓄積装置における利用に加えて、これらの活性炭は、触媒担体または吸着／ろ過媒体として使用することもできる。
【００１７】
化学活性化剤を固体の形態の炭素前駆体と混合するかどうか、あるいは化学活性化剤の水溶液を使用するかどうかにかかわらず、硬化した混合物は、通常、単一の加熱サイクルで炭化および活性化される。このいわゆる「１サイクル」法は、単純かつ便利である。しかしながら、このような「１サイクル」の炭化／活性化方法の態様は、経済学的考察の結果、活性炭材料の大量生産を制限しかねない。
【００１８】
特に、ナトリウムまたはカリウム塩または塩基を化学活性化剤として使用する実施の形態では、炭化／活性化の加熱サイクルの間に、中間温度で生じるさまざまな化学反応によって、大量の気体が発生しうる。大量の気体体積は中間生成物の発泡を引き起こし、３０〜４０倍もの量に体積膨張することがある。この気体の発生および付随する発泡は、所定の容積の加熱炉で加工することができる出発原料の量を事実上制限してしまう。
【００１９】
ナトリウムまたはカリウムの塩または塩基を含む化学活性化剤を使用する場合、さらに考慮しなければならないことは、ナトリウムまたはカリウム元素が、有機分子（および／または炭素上の有機官能基）と活性化剤との反応の副生成物として生産され得る可能性である。金属ナトリウムおよび金属カリウムはそれぞれ非常に反応性であり、空気または水分に曝されると爆発する場合がある。これらアルカリ金属は、炭化／活性化に関連して処理温度が上昇する間に、加熱炉内で揮発し、再び堆積しうることから、加熱炉は耐食性になるように構築され、かつ、安全な運転を確実にするように構成されなければならない。これは、設備費用および資本投資をさらに増加させてしまうであろう。
【００２０】
まとめると、これら２つの因子は、加熱炉容量および資本投資の利用を制限しかねない。一方では、炭化／活性化の間の気体放出は、発泡した炭素前駆体を収納するためには、より大容量の加熱炉が有用であることを示唆している。他方では、炭化／活性化の間におけるナトリウムまたはカリウムなどのアルカリ金属の形成は、これらの（より大きい）加熱炉が、費用に悪影響を与える腐食および危険性についての懸念に適切に対処する付加的な特性を備えなければならないことを示唆している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上記のことを考慮すると、得られた炭素材料の特質を維持しつつ、資本投資のさらに効率的利用を可能にする活性炭を生産するためのプロセスを提供することは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のこれらおよび他の態様および利点は、炭化／活性化に関連する加熱処理を２つの連続した加熱サイクルに分割することによって達成することができる。このような「２サイクル」法によれば、第１のサイクルは、炭素前駆体と化学添加物の混合物を第１の（中間）温度で加熱し、それに続いて、第１のサイクルから得られた材料を第２の（上昇）炭化／活性化温度で加熱する第２のサイクルに供する、各工程を有してなる。１つの態様では、第１のサイクルで加熱された混合物は硬化した混合物を含む。
【００２３】
第１のサイクルの間に、実質的にすべての発泡が完了するが、ナトリウムおよび／またはカリウムは、使用された場合でも、相当量では金属形態に転換されず、著しくは揮発しない。よって、第１のサイクルは、大きい、比較的低コストの加熱炉内で行って差し支えない。第２のサイクルの間に、ナトリウムまたはカリウムは揮発しうるが、炭素前駆体の実質的な体積膨張はない。よって、第２のサイクルの間には、より小さい、特別な装置を備えた加熱炉を使用することができる。
【００２４】
この２サイクル法は資本設備の効率的利用を可能にし、生産コストの大幅な削減につなげることができる。得られた炭素材料のＥＤＬＣ性能は１サイクル法で生産された炭素のものと本質的に同一であることが実証された。
【００２５】
本発明の追加の特性および利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者には容易に明らかになり、あるいは、以下の詳細な説明および特許請求の範囲を含めた本明細書に記載するように本発明を実施することによって認識されるであろう。
【００２６】
前述の概要および後述する詳細な説明は、両方とも、本発明の実施の形態を提案し、特許請求の範囲の範囲に記載される本発明の性質および特徴を理解するための概観または骨組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、一般に、多孔質の活性炭材料の製造のための２サイクルの加熱処理に関する。特に、本明細書に開示される方法は、炭化／活性化方法を２つの別々の連続した加熱サイクルに分割することによって、大規模における、多孔質の活性炭の費用効率が高い生産を可能にする。本方法は、合成の炭素前駆体と活性化剤の硬化した混合物から開始すると有利である。１つの実施の形態によれば、混合物は、混合物からの気体放出の実質的な完了およびそれらの実質的にすべての体積膨張をもたらすのに有効な第１のサイクルの第１の（中間）温度で、第１の加熱炉内で加熱される。第１のサイクルの間、処理する材料は、著しく反応性または腐食性ではない（すなわち、実質的な量のアルカリ金属は発生しない）。
【００２８】
次に、第２のサイクルは、炭素前駆体を炭化および活性化するのに効果的な第２の（上昇）温度で、第２の加熱炉内で行う。第２のサイクルの間、腐食性および／または反応性の生成物が形成されてもよいが、反応物質のさらなる気体放出または体積膨張は、本質的に生じないことが有利である。
【００２９】
実施の形態では、第１のステップは、硬化した炭素前駆体を、約３５０〜６００℃の範囲の温度で約０．５〜１０時間、加熱する工程を含みうる。第２のステップは、第１のステップから得られた材料を、約６５０〜１０００℃の範囲の温度で約０．５〜１０時間、加熱する工程を含みうる。第１のステップおよび第２のステップの両方についての加熱および冷却速度は、約１０〜６００℃／時間の範囲でありうる。両方の加熱サイクルは、不活性環境または還元環境を利用して行うと有利である。本明細書では、値域について言及する場合、修飾語句「約」は範囲内の両方の値を指す。よって、明白な例として、約３５０〜６００℃の範囲の温度についての開示は、約３５０℃〜約６００℃の範囲の温度を意味する。
【００３０】
第１のサイクルにおける大きい体積膨張の理由から、所定の加熱炉では、限られた量の材料しか処理することができない。しかしながら、処理には穏やかな温度しか含まれず、加熱炉に高価な防食または危険排除特性は必要なく、比較的安価な加熱炉を使用することができる。
【００３１】
第２のサイクルに用いられる加熱炉は、耐食性の高温装置であり、望ましい安全機能を備えると有利である。第２のサイクルの加熱炉に組み込まれたこれらの特性は、これらの装置のコストを増大させる。しかしながら、第２のサイクルの間に実質的な体積膨張がないことから、加熱炉容量の単位体積あたり、はるかに大量の材料を処理することができる。
【００３２】
概して、「２サイクル」法における追加のステップは、資本設備のさらに効率的な利用を可能にし、生産コストを低下させる。さらには、本明細書に開示するように、得られた炭素材料のＥＤＬＣ性能は、１サイクル法で生産した炭素のものと比較して危険にさらされない。
【００３３】
２サイクル法の後、得られた活性炭材料は、随意的に、所望の粒径まで粉末化して差し支えなく、その後、保有する化学活性化剤ならびに化学活性化剤に関連する反応に由来する任意の化学副産物を除去するために洗浄される。
【００３４】
洗浄は、最初に活性炭材料を脱イオン水ですすぎ、次に酸溶液ですすぎ、最後に再び脱イオン水ですすぐ工程を含む。この洗浄工程は、従来の抽出法で得られた約３重量％を超える値と比較して、炭素中に残留するアルカリ含量を約２００ｐｐｍ（０．０２重量％）未満まで低減することができる。さらには、従来の抽出法と比較して、この洗浄工程は、全廃棄物体積を約６５％も低減し、室温および周囲圧力で行われ、より短い処理時間の利益を有する。
【実施例】
【００３５】
本発明は、次の実施例によってさらに明白になるであろう。比較として、多孔質の活性炭を製造するための１サイクル法について最初に以下に説明する。
【００３６】
典型的な従来の１サイクル法では、ＫＯＨの水溶液（４５重量％）および水性フェノール樹脂（Ｇｅｏｒｇｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ ＧＰ（登録商標）５１０Ｄ３４）を３：１の重量比で混合する。１２５℃で２４時間、次いで１７５℃で２４時間、オーブンで加熱することによって樹脂を硬化し、鈍色〜茶色がかった黄色をしたスポンジ様の固体を得る。オーブン内の雰囲気は、周囲空気である。
【００３７】
硬化した樹脂を機械力によって小片に破砕する。炭化／活性化のため、既知量（例えば２５０ｇ）を黒鉛の坩堝に入れて、レトルト加熱炉（ＣＭ加熱炉、モデル１２１６ＦＬ）内に置いた。加熱炉の温度を２００℃／時間の速度で８００℃まで上昇させ、８００℃で２時間、一定に保持し、その後、自然に冷ます。加熱サイクルの間中、加熱炉をＮ2でパージする。
【００３８】
ひとたび、加熱炉の温度が周囲温度まで下がったら、Ｎ2を高温の脱イオン（ＤＩ）水に通して泡立てるバブリングすることによって、Ｎ2パージを水蒸気で飽和する。水飽和したＮ2を加熱炉内部に導入するこのステップは、加熱サイクルの間に発生した金属カリウムが水蒸気と反応してＫＯＨを形成可能にする。このステップなしでは、金属カリウムは自然発火するかもしれず、また、酸素に曝露された際に、爆発する可能性があろう。
【００３９】
Ｎ2／水蒸気パージを３時間継続した後、加熱炉を開けて取り出す。次に、活性炭生成物を脱イオン水および／または蒸気で洗浄して、活性炭から過剰の活性化剤および活性化剤の副生成物を除去してもよい。最後に、活性炭を乾燥し（例えば、真空オーブン内で、１１０℃で一晩）、所望の粒径（典型的には数マイクロメートル）に粉砕することができる。
【００４０】
上記の炭化／活性化方法において、有機分子の分解、および、それらとＫＯＨおよび他の派生するカリウム種との反応から、さまざまな気体（水、水素、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素、およびさまざまな揮発性の有機化合物を含む）が発生する。
【００４１】
ホットステージ顕微鏡を用いて、炭化／活性化の加熱サイクルの間に、３：１のＫＯＨ：フェノール樹脂混合物の漸進的変化を直接モニタリングした。混合物は、３１５〜３２０℃の温度範囲にわたって軟化または溶融を開始し、気泡は、約３２０〜３２５℃の温度範囲にわたって放出および粘性の溶融材料への浸透を開始したことが観察された。気泡の漸進的変化は、大量の発泡および体積膨張を生じた。しかしながら、約３７０℃の温度では、気泡の発生速度は低下し始めた。約４１０℃以上の温度では、さらなる泡立ち／発泡は観察されず、処理材料は剛性の固体に変化し、その形状および体積は加熱サイクルの試験を通じて維持された。上記観察に基づけば、３２０〜４１０℃の中間温度範囲において粘性の溶融材料から逃げる気泡が、材料の発泡および体積膨張に関与すると考えられる。
【００４２】
１つの実験の間に、約４００ｍＬの全体積を有する典型的な硬化バッチ（２５０ｇの硬化した３：１のＫＯＨ：フェノール樹脂）は、炭化／活性化後に約１４０００ｍＬ（出発体積の〜３５倍）まで膨張した。洗浄および乾燥後、約４０ｇの炭素が得られた。
【００４３】
主として３２０〜４１０℃の温度範囲にわたって生じる気体放出および発泡に加えて、より高い温度では、カリウム化合物の一部は、揮発して加熱炉内および通気管に再び堆積しうる金属カリウム（沸点７５９℃）に変換されうる。金属カリウムの生成（または、ナトリウム含有活性化剤を使用する場合には金属ナトリウム）は、加熱炉に顕著な腐食を生じさせ、加熱炉に由来する腐食した材料は、次々に、炭素材料を汚染しうる。他方では、これらのアルカリ金属は、反応特性の理由から、安全上の問題を有する。
【００４４】
炭化／活性化の最高温度の引き下げは、腐食および安全性の問題を軽減しうるが、低温で製造された炭素は、ＥＤＬＣにおける性能が劣ったものを生じる傾向にあることが立証されている。したがって、炭化／活性化に使用する加熱炉は、このような腐食に耐え、かつ、機器費用を実質的に増大しうる安全上の問題に対処するように構成されることが有利である。所定の大きさの加熱炉内において、できるだけ大量の材料を処理することが望ましいであろうが、体積膨張によって、処理できる材料の量が制限されてしまう。
【００４５】
本質的にすべての発泡および体積膨張は約４１０℃未満の温度で生じるという事実に基づいて、本発明の方法は、他のすべての工程段階を上述のものと同一に維持しつつ、次の２サイクルの炭化／活性化方法を包含する。
【００４６】
第１のサイクルでは、硬化したＫＯＨ：フェノール樹脂混合物を、４１０℃より高いが、金属カリウム（または、ナトリウム含有活性化剤を用いる場合には金属ナトリウム）の十分に沸点未満である温度で加熱する。これは、金属カリウムの発生および蒸発を最小限に抑えつつ、実質的にすべての発泡および体積膨張が第１のサイクルの間に完了することを可能にする。よって、第１のサイクルは、耐食性および安全機能についての厳しい要件なしに、比較的安価な加熱炉で行うことができる。第１のサイクルの後、少なくとも部分的に炭素に変換されている発泡した炭素前駆体を含む中間材料を、出発硬化原料のものと同様の体積を占める粉末に粉砕することができる。中間材料の粉砕は、ボールミルなどの任意の適切な装置を使用して行うことができる。次に、粉砕した粉末は、第２の加熱サイクルを通して、適切な炭化／活性化温度で処理することができる。
【００４７】
２サイクル法を、以下の実験で実証した。３：１のＫＯＨ：フェノール樹脂混合物を、上述の方法で硬化した。既知量（２５ｇ）の硬化した混合物を最初に第１の加熱サイクルを通して第１の加熱炉内で処理し、ここで、加熱炉の温度を２００℃／時間の速度で４６０℃まで上昇させ、４６０℃で２時間保持し、その後、自然に冷ました。得られた（体積膨張した）材料を粉末に粉砕した。その体積は、第１のサイクルの前の硬化した混合物のものとほぼ同一であった。
【００４８】
第１のサイクルで得た粉末生成物を、次に、第２のサイクルを通して第２の加熱炉内で処理し、ここで、加熱炉温度を２００℃／時間の速度で８００℃まで上昇させ、８００℃で２時間保持し、自然に冷まし、最後に水蒸気で飽和したＮ2で３時間パージした。第２の加熱サイクルの間、測定可能な体積膨張はなかった。
【００４９】
得られた活性炭材料を洗浄して、ＫＯＨおよび他の派生したカリウム化合物を除去した。洗浄には、最初に、活性炭を１Ｌの脱イオン水に数分間浸漬し、その後、ろ過し、５０ｍＬの３７％ＨＣｌ水溶液に１時間浸漬し、ろ過し、その後、流出液のｐＨが脱イオン水のものと同一になるまで、脱イオン水で繰り返し洗浄する工程が含まれていた。ＨＣｌに加えてまたはＨＣｌの代わりに、酸洗浄には、Ｈ2ＳＯ4などの他の酸も使用することができる。
【００５０】
脱イオン水を用いた最初の洗浄は、酸洗浄との別の悪い相互作用を生じさせて熱、気体および炭粉を発生するであろう、ＫＯＨおよびＫ2ＣＯ3などの大部分のアルカリ種を除去する。これにより、ＫＯＨおよびＫ2ＣＯ3などのアルカリ種が酸と反応する前に、それらの再生利用も可能になる。最後に、活性炭を１１０℃で一晩、真空オーブン中で乾燥し、所望の粒径（典型的には数マイクロメートル）に粉砕した。
【００５１】
１サイクル法および本発明の２サイクル法の両方から得られた炭素サンプルを、ＥＤＬＣ性能についてボタン電池で試験した。これらの試験では、アセトニトリル中、テトラフルオロほう酸テトラエチルアンモニウムの１．５Ｍ溶液を電解質として使用し、ボタン電池を２．７Ｖに充電した。キャパシティブデータを表１に示す。各データ点は２つの測定結果の平均を表している。
【００５２】
表１に示すように、比較用の１サイクル法および本発明の２サイクル法を使用して作られた炭素電極を含むボタン電池の重量比容量（ＧＳＣ）および容積比容量（ＶＳＣ）は、本質的に等しい。とりわけ、２サイクル法は、活性炭材料を用いて作られた電極の容量特性に悪影響を与えない。
【表１】
0005400892.tif 000002
【００５３】
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明にさまざまな変更および変形をなしうることは、当業者にとって明白であろう。本発明の精神および実質を取り込んだ本開示の実施の形態の変更、コンビネーション、サブコンビネーションおよびバリエーションは、当業者によって想起されるであろうことから、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内にあるものすべてを含むものと解釈されるべきである。
【００５４】
他の実施態様
１．多孔質の活性炭を製造する方法であって、
第１の加熱サイクルにおいて、第１の加熱炉内で、約３５０℃〜６００℃の範囲の温度で炭素前駆体および化学活性化剤の混合物を加熱して、炭素中間生成物を形成し、
第２の加熱サイクルにおいて、第２の加熱炉内で、約６５０℃〜１０００℃の範囲の温度で前記炭素中間生成物を加熱して、活性化した多孔質の炭素を形成する、
各工程を有してなる方法。
２．前記炭素前駆体が、合成高分子熱硬化性樹脂または合成高分子熱可塑性樹脂である、実施態様１記載の方法。
３．前記炭素前駆体が、フェノール樹脂、ポリ（ビニール・アルコール）、およびポリアクリロニトリルよりなる群から選択される、実施態様１記載の方法。
４．前記化学活性化剤が、Ｐ2Ｏ5、ＺｎＣｌ２、ＫＯＨ、Ｋ2ＣＯ3、ＮａＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3、ＡｌＣｌ3、ＭｇＣｌ2、およびＨ３ＰＯ４よりなる群から選択される、実施態様１記載の方法。
５．前記炭素前駆体を化学活性化剤の水溶液と混合することにより、炭素前駆体／化学活性化剤混合物を形成することをさらに含む、実施態様１記載の方法。
６．前記混合物が、乾燥材料重量に基づき、約１：１０〜１０：１の炭素前駆体の化学活性化剤に対する比を有する、実施態様１記載の方法。
７． 前記第１の加熱サイクルの前に、前記炭素前駆体を硬化させるために、前記炭素前駆体／化学活性化剤混合物を、約１００℃〜３００℃の範囲の温度で約１〜４８時間加熱する、実施態様１記載の方法。
８．前記第２の加熱サイクルの前に、炭素中間生成物をほぼ室温まで冷却する、実施態様１記載の方法。
９．炭素中間生成物が、少なくとも部分的に炭素に転化された発泡炭素前駆体を含む、実施態様１記載の方法。
１０．前記第１の加熱サイクルの後でかつ前記第２の加熱工程の前に、炭素中間生成物が粉砕して粉末を形成する、実施態様１記載の方法。
１１．前記第２の加熱サイクルの間に炭素中間生成物の体積膨張は実質的に生じない、実施態様１記載の方法。
１２．前記第１の加熱サイクルおよび第２の加熱サイクルが、不活性雰囲気または還元性雰囲気中において行われる、実施態様１記載の方法。
１３、前記第２の加熱炉から多孔質の活性炭を取り出す前に、水蒸気で飽和したＮ２で該第２の加熱炉をパージする、実施態様１記載の方法。
１４．前記多孔質の活性炭を洗浄する工程をさらに含む、実施態様１記載の方法。
１５．前記洗浄工程が、
前記多孔質の活性炭を脱イオン水で洗浄し、
前記多孔質の活性炭を酸性水溶液で洗浄し、
前記多孔質の活性炭を脱イオン水で洗浄する、
逐次的行為を含み、ここで、
脱イオン水源を用いた２回目の洗浄が、流出液が脱イオン水源と実質的に等しいｐＨを有するまで行われる、実施態様１４記載の方法。